(57)【要約】【課題】  少ない工数で作製することができ、少ない消費電力で融雪を行うことができる太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池を提供することを課題とする。【解決手段】  本太陽電池用基板は、太陽電池セルの電極を兼ねる又は電極に接続されるセル接続パターン５３と、融雪ヒータパターン５４とを備えることを特徴とする。また、本融雪機能付き太陽電池は、太陽電池セルと、太陽電池セルの電極を兼ねる又は電極に接続されるセル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を設けた太陽電池用基板５とを備えることを特徴とする。太陽電池セルは、例えば、透光性基板２と、透光性基板２に配置された増感色素を有する半導体電極３と、一面が半導体電極３に対向するように太陽電池用基板５上に配置されており、触媒を含有する触媒電極４と、半導体電極３の少なくとも一部に含まれ、且つ半導体電極３と触媒電極４との間に充填される電解質６とを備えることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルの電極を兼ねる又は該電極に接続されるセル接続パターン５３と、融雪ヒータパターン５４とを備えることを特徴とする太陽電池用基板。
【請求項２】
太陽電池セルと、該太陽電池セルの電極を兼ねる又は該電極に接続されるセル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を設けた太陽電池用基板５とを備えることを特徴とする融雪機能付き太陽電池。
【請求項３】
上記太陽電池用基板５上に複数の上記太陽電池セルが形成され、上記セル接続パターン５３は、各々の該太陽電池セルを配線するパターンを備える請求項２に記載の融雪機能付き太陽電池。
【請求項４】
上記セル接続パターン５３及び上記融雪ヒータパターン５４のうち、一部又は全てが各パターンと異なる上記太陽電池用基板５の面に導通されている請求項２又は３に記載の融雪機能付き太陽電池。
【請求項５】
異なる上記太陽電池用基板５の面に導通されている上記パターンは、貫通且つ導通する孔によって異なる面と導通する請求項２乃至４のいずれか一項に記載の融雪機能付き太陽電池。
【請求項６】
上記太陽電池用基板５はセラミックスから構成される請求項２乃至５のいずれか一項に記載の融雪機能付き太陽電池。
【請求項７】
上記セラミックスはアルミナ含有材料からなる請求項６に記載の融雪機能付き太陽電池。
【請求項８】
上記太陽電池セルは、色素増感型であり、
透光性基板２と、
該透光性基板２に配置された増感色素を有する半導体電極３と、
一面が該半導体電極３に対向するように上記太陽電池用基板５上に配置されており、触媒を含有する触媒電極４と、
該半導体電極３の少なくとも一部に含まれ、且つ少なくとも該半導体電極３と該触媒電極４との間に充填される電解質６とを備える請求項２乃至７のいずれか一項に記載の融雪機能付き太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の受光面に付着した雪を融かすことができる太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池に関する。更に詳しくは、融雪用の発熱パターンを太陽電池セルとを一体に作製することができる太陽電池に関する。本融雪機能付き太陽電池は、主に積雪する場合がある屋外に設置されて使用される。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池を屋外に設置して使用する場合、屋根等に設置されることが多い。しかし、屋根等の場所はメンテナンス等の作業を行うことが困難である。このため、設置した太陽電池に積雪があった場合には遠隔操作で雪を除去できるように、融雪ヒータによる融雪を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８２８１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５０９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これら従来の融雪機能付き太陽電池は、太陽電池の部分と融雪ヒータの部分とを別々に作製し、その後組み立てている。このため、組み立てるための工数が余分に必要になる他、別体であるため組み合わせ部分の熱伝導性が低く、融雪のために必要な電力が余分に必要である。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、少ない工数で作製することができ、少ない消費電力で融雪を行うことができる太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池は、以下の通りである。
１．太陽電池セルの電極を兼ねる又は該電極に接続されるセル接続パターン５３と、融雪ヒータパターン５４とを備えることを特徴とする太陽電池用基板。
２．太陽電池セルと、該太陽電池セルの電極を兼ねる又は該電極に接続されるセル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を設けた太陽電池用基板５とを備えることを特徴とする融雪機能付き太陽電池。
３．上記太陽電池用基板５上に複数の上記太陽電池セルが形成され、上記セル接続パターン５３は、各々の該太陽電池セルを配線するパターンを備える上記２．に記載の融雪機能付き太陽電池。
４．上記セル接続パターン５３及び上記融雪ヒータパターン５４のうち、一部又は全てが各パターンと異なる面に導通されている上記２．又は上記３．に記載の融雪機能付き太陽電池。
５．異なる上記太陽電池用基板５の面に導通されている上記パターンは、貫通且つ導通する孔によって異なる面と導通する上記２．乃至上記４．のいずれか一項に記載の融雪機能付き太陽電池。
６．上記太陽電池用基板５はセラミックスから構成される上記２．乃至上記５．のいずれか一項に記載の太陽電池。
７．上記セラミックスはアルミナ含有材料からなる上記６．に記載の太陽電池。
８．上記太陽電池セルは、色素増感型であり、透光性基板２と、該透光性基板２に配置された増感色素を有する半導体電極３と、一面が該半導体電極３に対向するように上記太陽電池用基板５上に配置されており、触媒を含有する触媒電極４と、該半導体電極３の少なくとも一部に含まれ、且つ少なくとも該半導体電極３と該触媒電極４との間に充填される電解質６とを備える上記２．乃至上記７．のいずれかに記載の融雪機能付き太陽電池。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の太陽電池用基板によれば、太陽電池セルを構成するための電極を兼ねたセル接続パターン５３と、融雪ヒータのパターンを備え、一体に作製することができるため、少ない工数で作製することができる。また、太陽電池セルと融雪ヒータとが一体であるため熱の伝導率を高くすることができ、より少ない消費電力で融雪を行うことができる。
本発明の融雪機能付き太陽電池によれば、太陽電池セルを構成するための電極を兼ねたセル接続パターン５３と、融雪ヒータのパターンを備え、一体に作製した太陽電池用基板５を備えるため、少ない工数で作製することができる。また、太陽電池セルと融雪ヒータとが一体であるため融雪ヒータの熱の伝導率を高くすることができ、より少ない消費電力で融雪を行うことができる。
また、複数の太陽電池セルを太陽電池用基板５上に設ける場合は、太陽電池モジュールとして扱うことができ、設置時等の作業性を向上させることができる。
更に、セル接続パターン５３や融雪ヒータパターン５４を太陽電池用基板５の異なる面に設ける場合は、様々な配線の引き回しを行うことができる。
また、導電材料を充填したスルーホール経由で異なる面に設けられた各パターンを接続する場合は、異なる面間の導通を容易に行うことができる。
セラミックスシート製の太陽電池用基板５である場合は、焼結によって、太陽電池用基板５、融雪ヒータパターン５４及びセル接続パターン５３を一体に作製することができる。
色素増感型太陽電池である場合は、色素増感型太陽電池を構成する電極の一方をセル接続パターン５３と兼ねることができ、一体に作製するのに特に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池を図１〜６を用いて詳細に説明する。
本太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池に用いる太陽電池の種類は特に限定されず、例えば色素増感型太陽電池、シリコン単結晶型太陽電池、シリコン多結晶型太陽電池、アモルファスシリコン型太陽電池及び化合物半導体型太陽電池（例えば、ガリウムヒ素、硫化カドミウム等の化合物半導体を挙げることができる）等を用いることができる。これらのうち、通常色素増感型太陽電池を用いることができる。
【０００８】
上記「太陽電池用基板」は、太陽電池セルの電極を兼ねる又は該電極に接続されるセル接続パターン５３と、融雪ヒータパターン５４とを備え、太陽電池セルを実装する太陽電池用基板５である。この太陽電池用基板５の材質及び形状は特に限定されず、任意に選択することができる。また、透光性の有無も問わない。
また、太陽電池用基板５を主に構成する材質の具体例として、セラミックス、ガラス及び樹脂等を挙げることができる。このうちセラミックスが好ましい。セラミックスを用いた太陽電池用基板は強度が大きく、この太陽電池用基板が支持基板となって優れた耐久性を有する太陽電池とすることができる。このセラミックスは特に限定されず、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種のセラミックスを用いることができる。酸化物系セラミックスとしては、アルミナ、ムライト及びジルコニア等が挙げられる。また、窒化物系セラミックスとしては、窒化ケイ素、サイアロン及び窒化アルミニウム等が挙げられる。更に、炭化物系セラミックスとしては、炭化ケイ素、炭化チタン及び炭化アルミニウム等が挙げられる。セラミックスとしては、アルミナ、窒化ケイ素及びジルコニア等が好ましく、アルミナが特に好ましい。
太陽電池用基板が樹脂である場合、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエチリデンノルボルネン等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。この太陽電池用基板が透光性を有する基板である場合、その厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、前記の透過率が６０〜９９％、特に８５〜９９％となる厚さであることが好ましい。
【０００９】
上記「太陽電池セル」は、単電池に相当する太陽電池である。尚、後述するセル接続パターン５３が太陽電池の電極を兼ねる場合は、その太陽電池セルは該当電極を含まないものとする。更に、太陽電池用基板５に実装する太陽電池セルの数は特に問わず、１つのみでもよいし、２以上の複数個を実装することができる。
上記「セル接続パターン５３」は、太陽電池セルの正極及び／又は負極に接続され、発電された電力を外部に取り出すパターンである。また、セル接続パターン５３は、太陽電池セルの正極及び／又は負極を兼ねることができる。更に、接続される太陽電池セルの数は１以上の任意の数だけ接続することができる。また、複数の太陽電池セルが接続される場合、直列及び並列及びこれらの組み合わせを用いた任意の形態で接続することができる。
上記「融雪ヒータパターン５４」は、このパターンに流す電流によるジュール熱によって発熱し、この熱によって太陽電池セルに積雪した雪を融雪することができる。
【００１０】
各セル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を太陽電池用基板５上に一体に作製する方法は任意に選択することができる。例えば、太陽電池用基板５を構成する複数の層に分けて、層毎にセル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を形成し、それらを積層形成することで一体に作製することを例示することができる。また、１つの層には、セル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４の一方のみを設けても良いし、両方を設けても良い。
更に、複数の層に分けてセル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を設ける場合、導電材料を充填したり内面がメッキされたスルーホール５５によって、層間における導通をさせることができる。
【００１１】
図１及び２に例示する太陽電池用基板５を用いた融雪機能付き色素増感型太陽電池の例を図５に示す。この色素増感型太陽電池１１’は、透光性基板２と、半導体電極３と、触媒電極４と、セル接続パターン５３と、電池基板５１と、融雪ヒータパターン５４と、ヒータ基板５２と、電解質６、接合部７とを備える。
このうち、透光性基板２、半導体電極３、触媒電極４、電解質６及び接合部７が太陽電池セルに相当する。また、セル接続パターン５３、電池基板５１、融雪ヒータパターン５４及びヒータ基板５２が太陽電池用基板５に相当する。
また、図３に示すように、透光性基板２及び半導体電極３の間には透光性電極８０を更に具備することができる。
【００１２】
上記「透光性基板２」は、光発電を行うことができる波長帯において透光性を備える基板であればよく、任意の材質を選択することができる。この例として、ガラス、樹脂及びセラミックス等からなる基板を挙げることができる。
ガラスの種類は特に限定されず、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸、シリカガラス及びソーダ石灰ガラス等を例示することができる。また、樹脂の種類は特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルフォン及びポリエチリデンノルボルネン等からなる樹脂シートを例示することができる。更に、セラミックスの種類も特に限定されず、高純度アルミナ等を例示することができる。
透光性基板２の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、透光性を維持できる厚さであることが好ましい。
尚、上記透光性とは、波長４００〜９００ｎｍの可視光の透過率が１０％以上であることを意味する。また、この透過率は６０％以上、特に８５％以上であることが好ましい。以下、透光性の意味及び好ましい透過率は全て同様である。
透過率（％）＝（透過した光量／入射した光量）×１００
【００１３】
上記「半導体電極３」は、半導体からなる電極基体と該電極基体から露出するように設けられる増感色素とから構成される。また、半導体電極３は、透光性基板２と接していてもよいし、透光性電極８０等と接していてもよい。
上記「増感色素」は、光発電の作用を向上させる錯体色素及び有機色素を用いることができる。この錯体色素としては金属錯体色素が挙げられ、有機色素としてはポリメチン色素、メロシアニン色素等が挙げられる。金属錯体色素としてはルテニウム錯体色素及びオスミウム錯体色素等が挙げられ、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。
更に、光起電力効果が得られる波長域を拡大し、変換効率を向上させるため、増感作用が発現される波長域の異なる２種以上の増感色素を併用することもできる。この場合、照射される光の波長域と強度分布とによって併用する増感色素の種類及びそれらの量比を設定することが好ましい。また、増感色素は半導体電極に結合するための官能基を有することが好ましい。この官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基及びシアノ基等が挙げられる。
この電極基体は、金属酸化物及び金属硫化物等により形成することができる。金属酸化物としては、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛及び五酸化二ニオブ等の酸化ニオブや、酸化タンタル及びジルコニア等が挙げられる。また、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム及びチタン酸バリウム等の複酸化物を用いることもできる。更に、金属硫化物としては、硫化亜鉛、硫化鉛及び硫化ビスマス等が挙げられる。これらのうち、酸化チタンが特に好ましい。
電極基体の作製方法は特に限定されず、例えば、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子を含有するペーストを、透光性基板２及び透光性電極８０の表面に塗布した後、焼成することにより作製することができる。ペーストの塗布方法は特に限定されず、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等が挙げられる。このようにして作製された電極基体は微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。
また、電極基体は、透光性基板２及び透光性電極８０の表面に、金属酸化物及び金属硫化物等の微粒子及び少量の有機高分子等が分散されたコロイド溶液を塗布し、次いで、加熱して有機高分子を分解させて除去することにより作製することもできる。このコロイド溶液も、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スキージ法及びスピンコート法等の各種の方法により塗布することができる。この方法により作製した電極基体も微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。
このように、電極基体は、通常、微粒子が集合してなる集合体の形態で形成される。この微粒子のＸ線回折により測定した平均粒径は特に限定されないが、５〜１００ｎｍ、特に１０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００１４】
半導体電極３の厚さは特に限定されないが、０．１〜１００μｍとすることができ、１〜５０μｍ、特に２〜４０μｍ、更に５〜３０μｍとすることが好ましい。半導体電極３の厚さが０．１〜１００μｍであれば、半導体電極３の略全域に光が届き、変換効率が向上する。また、半導体電極３は、その強度並びに透光性基板２及び透光性電極８０との密着性を向上させるため、熱処理することが好ましい。熱処理の温度及び時間は特に限定されないが、熱処理温度は４０〜７００℃、特に１００〜５００℃、熱処理時間は１０分〜１０時間、特に２０分〜５時間とすることが好ましい。
【００１５】
電極基体に増感色素を付着させる方法は特に限定されず、例えば、増感色素を有機溶媒に溶解させた溶液に電極基体を浸漬し、溶液を含侵させ、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることができる。また、この溶液を、電極基体に塗布し、その後、有機溶媒を除去することにより付着させることもできる。この塗布方法としては、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテンコート法、スピンコート法及びスプレーコート法等が挙げられる。更に、この溶液は、オフセット印刷、グラビア印刷及びスクリーン印刷等の印刷法により塗布することもできる。
【００１６】
増感色素の付着量は半導体電極３の電極基体の１ｇに対して０．０１〜１ミリモル、特に０．５〜１ミリモルであることが好ましい。付着量が０．０１〜１ミリモルであれば、高い変換効率を得ることができる。また、電極基体に付着しなかった増感色素が電極周辺に遊離していると、変換効率が低下することがある。そのため、増感色素を付着させる処理の後、電極基体を洗浄して余剰の増感色素を除去することが好ましい。この除去は、洗浄槽を用いてアセトニトリル等の極性溶媒及びアルコール系溶媒等の有機溶媒で洗浄することにより行うことができる。また、電極基体に多くの増感色素を付着させるためには、電極基体を加熱して、浸漬、塗布等の処理を行うことが好ましい。この場合、電極基体の表面に水が吸着するのを避けるため、加熱後、常温に降温させることなく４０〜８０℃で速やかに処理することが好ましい。
【００１７】
上記「触媒電極４」は、触媒活性を有する物質、又は触媒活性を有する物質を含有する、金属、導電性酸化物及び導電性高分子のうちの少なくとも１種、により形成することができる。触媒活性を有する物質としては、白金及びロジウム等の貴金属（ただし、金及び銀は電解質等に対する耐腐食性が低いため好ましくない。以下、電解質等が接触し得る部分には同様に金及び銀は好ましくない。）、ニッケル及びカーボンブラック等が挙げられ、これらは併せて導電性を有する。触媒電極４は、触媒活性を有し、且つ電気化学的に安定な貴金属により形成することが好ましく、触媒活性が高く、電解質溶液に溶解され難い白金を用いることが特に好ましい。
【００１８】
触媒活性が上記触媒電極４より小さい又は有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、触媒電極４に混合されて用いられる金属としては、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル及びタングステン等が挙げられる。更に、触媒電極４に混合されて用いられる導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピロール及びポリアセチレン等が挙げられる。
この樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン及びポリ塩化ビニル等が挙げられる。更に、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。導電性物質も特に限定されず、カーボンブラック、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム及びタングステン等の金属、ポリアニリン、ポリピロール及びポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。導電性物質としては、導電性と触媒活性とを併せて有する貴金属及びカーボンブラックが特に好ましい。導電性物質は１種のみを用いてもよく、２種以上を用いてもよい。
触媒活性を有さない、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を用いる場合、上記の触媒活性を有する物質の含有量は、金属、導電性酸化物及び導電性高分子等を１００質量部とした場合に、１〜９９質量部、特に５０〜９９質量部であることが好ましい。
【００１９】
上記「電解質６」は、半導体電極３及び触媒電極４間のイオン伝導ができるように色素増感型太陽電池内に配設される。また、半導体電極３及び触媒電極４の孔内まで行き渡り、これらに含まれた状態となっている。更に、電解質６は、通常、半導体電極３の全体に含有され、また、半導体電極３と触媒電極４との間に形成された空間の全体に充填される。
この電解質６は通常電解質溶液により形成することができる。この電解質溶液には、電解質の他、通常、溶媒及び各種の添加剤等が含有される。電解質としては、（１）Ｉ２とヨウ化物、（２）Ｂｒ２と臭化物、（３）フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオン等の金属錯体、（４）ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、（５）ビオロゲン色素、（６）ヒドロキノン−キノン、等を含有する電解質が挙げられる。
（１）におけるヨウ化物としては、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ及びＣａＩ２等の金属ヨウ化物、及びテトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド及びイミダゾリウムヨーダイド等の４級アンモニウム化合物のヨウ素塩等が挙げられる。また、（２）における臭化物としては、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ及びＣａＢｒ２等の金属臭化物、及びテトラアルキルアンモニウムブロマイド、ピリジニウムブロマイド等の４級アンモニウム化合物の臭素塩等が挙げられる。これらの電解質のうちでは、Ｉ２と、ＬｉＩ及びピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイド等の４級アンモニウム化合物のヨウ素塩を組み合わせてなる電解質が特に好ましい。これらの電解質は１種のみを用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
【００２０】
また、溶媒は、粘度が低く、イオン易動度が高く、十分なイオン伝導性を有する溶媒であることが好ましい。このような溶媒としては、（１）エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート類、（２）３−メチル−２−オキサゾリジノン等の複素環化合物、（３）ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、（４）エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル類、（５）メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のモノアルコール類、（６）エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、（７）アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、（８）ジメチルスルフォキシド、スルフォラン等の非プロトン極性物質等が挙げられる。
【００２１】
上記「透光性電極８０」は、透光性及び導電性を有しておればよい。この透光性電極８０は特に限定されず、導電性酸化物からなる薄膜、金属薄膜、炭素薄膜等が挙げられる。導電性酸化物としては、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等が挙げられる。また、金属としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム及びインジウム等が挙げられる。この透光性電極８０の厚さは材質によっても異なり、特に限定されないが、表面抵抗が１００Ω／□以下、特に１〜１０Ω／□となる厚さであることが好ましい。更に、透光性電極８０の形成方法は特に限定されないが、金属、導電性酸化物等の微粒子を含有するペーストを、透光性基板２の表面に塗布して形成することができる。この塗布方法としては、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法等の各種の方法が挙げられる。透光性電極８０は、金属、導電性酸化物等を用いたスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することもできる。
【００２２】
本色素増感型太陽電池は、半導体電極３と触媒電極４との距離は特に限定されないが、両電極間の最小距離は２００μｍ以下（特に好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下）が好ましい。また、通常１μｍ以上とすることができる。両電極間の最小距離が２００μｍ以下であれば、変換効率を十分に高くすることができる。
更に、間隙部分が電解質６で全て満たされていてもよいし、大部分が満たされ一部が気泡等として残っていてもよい。
【００２３】
本色素増感型太陽電池は、透光性基板２及び電池基板５１間の周面を接合部７で封止し、電解質６等の損失がないようにすることができる。この接合部７は樹脂等を用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。更に、この接合部７はガラスを用いることもでき、特に長期の耐久性を必要とする色素増感型太陽電池では、ガラスにより封着することが好ましい。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明の太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池を具体的に説明する。
１．実施例１
本実施例１の太陽電池用基板及び融雪機能付き太陽電池は以下のように作製した。
（１）太陽電池用基板の作製
純度９９．９質量％のアルミナ粉末１００質量部に、焼結助剤として５質量部のマグネシア、カルシア及びシリカの混合粉末及び２質量部のバインダ並びに溶媒を配合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法により縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの電池基板５１及びヒータ基板５２となる２枚のアルミナグリーンシートを作製した。
次いで、電池基板５１及びヒータ基板５２となるアルミナグリーンシートの表面に、タングステンを主成分とするインクを用いて、スクリーン印刷法により厚さ１０μｍの導電塗膜を積層形成した。この導電塗膜は、焼結することによって、セル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４となる。
その後、これらアルミナグリーンシートを積層し、スルーホールを形成し、タングステンを主成分とする導電性ペーストを充填して、融雪ヒータパターン５４となる導電塗膜を導通させた。
次いで、還元雰囲気にて１５００℃で一体焼成し、図１及び２に示すようなセル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を備える積層焼成体である太陽電池用基板５を得た。
その後、太陽電池用基板５の触媒電極４となる部分に白金をスパッタリングすることによって、厚さが約２００ｎｍの触媒電極４を設けた。
【００２５】
（２）半導体電極の形成
縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さが１ｍｍのソーダガラス板（透光性基板２）の一全面に、ＲＦスパッタリングにより、厚さ５００ｎｍのフッ素ドープ酸化スズからなる透光性電極８０となる透光性導電層を形成した。その後、透光性導電層の表面に、粒径が１０〜２０ｎｍのチタニア粒子を含有するペースト（Solaronix社製、商品名「Ti-Nonoxide D/SP」）をスクリーン印刷法により塗布し、１２０℃で１時間乾燥し、次いで、４８０℃で３０分焼成して、縦９０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ１０μｍのチタニア焼結層（電極基体）を形成した。その後、この積層体を、ルテニウム錯体（Solaronix社製、商品名「535bis-TBA」）のエタノール溶液に１０時間浸漬して、チタニア焼結粒子に増感色素であるルテニウム錯体を付着させて半導体電極３を形成した。
【００２６】
（３）電解質６の封止
太陽電池用基板５に形成された触媒電極４の周囲に、接続用導電体７１となる金属導体と、接合部７となる熱可塑性樹脂からなる厚さ６０μｍの接着剤シート（Solaronix社製、商品名「SX1170-60」）とを配設した。その後、積層焼成体とガラス基板とを、触媒電極４と半導体電極３とが対向するように配置し、１００℃で５分加熱した。この加熱によって積層焼成体とガラス基板との間が接合され、接合部７を形成した。また、接続用導電体７１によって、セル接続パターン５３と半導体電極３とを導通させた。
未接合の部分である電解質溶液の注入口からヨウ素電解質（Solaronix社製、商品名「Iodolyte PN-50」）を注入し、半導体電極３に電解質６を含ませた。尚、注入したヨウ素電解質は触媒電極４と半導体電極３の構造の隙間に充填される。その後、注入口は上記の接着剤を用いて封止し、図３及び４に示す融雪機能付き色素増感型太陽電池１１を得た。
この色素増感型の融雪機能付き太陽電池は、半導体電極３に光を照射することによって電池端子８１から太陽電池によって発電した電力が得られ、ヒータ端子８２に電気を供給することによって融雪ヒータパターン５４が発熱し、融雪を行うことができる。
【００２７】
２．実施例２
本実施例２は、シリコン結晶型の融雪機能付き太陽電池である。
本シリコン結晶型の融雪機能付き太陽電池１２は、図６に示すように、実施例１と同様に、セル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を備えたヒータ基板５１、並びに電池基板５２とを積層形成した太陽電池用基板５と、太陽電池セルとを備える。また、太陽電池セルはシリコン半導体膜９と、シリコン半導体膜９を保護するための透光性基板２及び接合部７と、透光性基板２の電極をセル接続パターン５３に接続するための接続用導電体７１とを備える。
このようなシリコン結晶型の融雪機能付き太陽電池１２は、太陽光による発電が可能であり、更に、積雪時の融雪が可能である。
また、太陽電池用基板５上に、セル接続パターン５３及び融雪ヒータパターン５４を設けるため、融雪ヒータパターン５４に関する配線と太陽電池セルに関する配線とを別個に行う必要がなく、まとめて行うことで手間を減らすことができる。
【００２８】
尚、本発明では、上記の実施例の記載に限られず、本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、実施例１、２に用いた電池基板５１はいずれもセラミックスであるが、これに限らず、樹脂及びガラス等により形成することができる。また、電解質６は、不揮発性のイミダゾリウム塩等のイオン性液体及びこのイオン性液体をゲル化させたもの、並びにヨウ化銅、チオシアン化銅等の固体により設けることもできる。
また、実施例１は、透光性電極８０を備えるが、図５に示すように備えないものとすることができる。このような色素増感型太陽電池１１’は、より薄く作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施例の太陽電池用基板を示す平面図である。
【図２】本実施例の太陽電池用基板を説明するための図１におけるＡ−Ａ’模式断面図である。
【図３】本実施例の色素増感型の融雪機能付き太陽電池を説明するための模式断面図である。
【図４】本実施例の色素増感型の融雪機能付き太陽電池を説明するための模式断面図である。
【図５】透光性電極を具備しない色素増感型の融雪機能付き太陽電池を説明するための模式断面図である。
【図６】本実施例のシリコン結晶型の融雪機能付き太陽電池を説明するための模式断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１、１１’；色素増感型融雪機能付き太陽電池、１２；シリコン結晶型融雪機能付き太陽電池、２；透光性基板、３；半導体電極、４；触媒電極、５；太陽電池用基板、５１；電池基板、５２；ヒータ基板、５３；セル接続パターン、５４；融雪ヒータパターン、５５；スルーホール、６；電解質、７；接合部、７１；接続用導電体、８０；透光性電極、８１；電池端子、８２；ヒータ端子、９；シリコン半導体膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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